JPH07201968A - 素子分離領域の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板にダメージを生じることなく表面が平坦
化された素子分離領域の形成方法を提供する。 【構成】 ＬＯＣＯＳ法に於て、第１のフィールド酸化
を行った後、エッチングによりその酸化膜を除去し、基
板に凹部を形成し、再度所定の膜厚となるようにフィー
ルド酸化を行うと、基板の表面から突出しないフィール
ド酸化膜が得られる。このとき、基板でなく酸化膜をエ
ッチングして凹部を形成することから基板への影響がな
い。また、通常、このような酸化では約４５％が基板内
を浸食し、５５％が基板上に成長することから、第１の
フィールド酸化による酸化膜の膜厚と、第２のフィール
ド酸化による酸化膜の膜厚との比を１．２２：１とする
ことで、殆どフィールド酸化膜の表面と基板の表面とが
一致する。従って、基板にダメージを生じることなく表
面が平坦化され素子分離領域を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に於て、シ
リコン基板を選択酸化して素子分離領域を形成するため
の方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から互いに隣接する素子間の領域を
公知のＬＯＣＯＳ法（熱酸化法）を用いて選択酸化して
フィールド酸化膜を形成し、素子分離領域とすることが
一般に広く知られている。これは、まずシリコン基板表
面を酸化させて所定の厚さの酸化膜を形成し、その上に
窒化シリコン膜を形成し、更に素子が形成されるべき領
域上のみマスクとして窒化シリコン膜が残るようにパタ
ーニングする。そして、基板表面を再度酸化させること
により、窒化シリコン膜に覆われていない領域、即ち素
子分離領域が形成されるべき領域に厚いフィールド酸化
膜を形成するものである。

【０００３】しかしながら、このＬＯＣＯＳ法でフィー
ルド酸化膜を厚くして寄生ＭＯＳ効果を防止しようとす
ると、素子分離用絶縁膜の段差が急になり、配線のカバ
レッジが悪くなる。これを改善するために、素子分離領
域の平坦化を図るべく基板に予め溝を掘り、ＬＯＣＯＳ
酸化を行う方法や、基板に予め溝を掘り、絶縁膜で埋め
込むＢＯＸ法に代表される方法、所謂トレンチ型素子分
離法が提案されており、例えば特開昭５７−１７０５４
７号にその一例が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したトレンチ型素
子分離法は、工程が複雑な上、基板をエッチングするこ
とによりダメージを受け、場合によっては基板に結晶欠
陥を生じ、素子の特性が劣化すると云う問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、基板にダメージを生じ
ることなく表面が平坦化された素子分離領域の形成方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、シリコン基板にて互いに隣接する素子同士
を電気的に分離するための素子分離領域の形成方法であ
って、前記シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する
過程と、前記シリコン酸化膜上に窒化シリコン膜を形成
する過程と、素子分離領域を形成すべき領域上の前記シ
リコン酸化膜が露出するように前記窒化シリコン膜をパ
ターニングする過程と、前記窒化シリコン膜をマスクと
して前記素子分離領域を形成すべき領域の前記シリコン
基板を酸化することにより酸化膜を形成する第１のフィ
ールド酸化過程と、前記第１のフィールド酸化過程にて
形成された前記酸化膜をエッチングにより除去して凹部
を形成する過程と、前記凹部を再度酸化してフィールド
酸化膜を形成する第２のフィールド酸化過程とを有する
ことを特徴とする素子分離領域の形成方法を提供する。

【０００７】

【作用】ＬＯＣＯＳ法に於て、まず、第１のフィールド
酸化を行い、その後、エッチングによりその酸化膜を除
去し、基板に凹部を形成する。そして、再度所定の膜厚
となるようにフィールド酸化を行うと、基板の表面から
突出しないフィールド酸化膜が得られる。このとき、基
板でなく、酸化膜をエッチングして凹部を形成すること
から基板への影響がない。また、通常、このような酸化
では約４５％が基板内を浸食し、５５％が基板上に成長
することから、第１のフィールド酸化による酸化膜の膜
厚と、第２のフィールド酸化による酸化膜の膜厚との比
を１．２２：１とすることで、殆どフィールド酸化膜の
表面と基板の表面とが一致する。

【０００８】

【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の一実
施例について説明する。

【０００９】図１（ａ）〜図１（ｄ）は素子分離領域の
形成手順を示す縦断面図である。本実施例では最終的に
５００ｎｍの膜厚のフィールド酸化膜を得る場合の例を
示す。

【００１０】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１上にドライ酸化により薄いシリコン酸化膜２（１
０ｎｍ〜３０ｎｍ）を形成する。続いて減圧ＣＶＤ法に
より窒化シリコン膜３を１５０ｎｍ〜２００ｎｍ形成
し、素子を形成すべき領域４以外、即ち素子分離領域を
形成すべき領域５のシリコン酸化膜２が露出するように
窒化シリコン膜３をパターニングする。

【００１１】次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン
基板１をウェット酸化により酸化することで膜厚６１０
ｎｍの酸化膜６を形成する（第１のフィールド酸化）。
このときの酸化膜６のシリコン基板１への浸食は、膜厚
６１０ｎｍの４５％、即ち２７５ｎｍとなる。

【００１２】更に、図１（ｃ）に示すように、弗酸によ
るウェットエッチングにより素子分離領域を形成すべき
領域５の酸化膜６を全面除去することにより、酸化膜６
のシリコン基板１への浸食分、即ち２７５ｎｍの深さの
凹部１ａがシリコン基板１に形成される。

【００１３】最後に、図１（ｄ）に示すように、再度、
素子分離領域５のシリコン基板１をウェット酸化で酸化
することにより５００ｎｍのフィールド酸化膜７を形成
する（第２のフィールド酸化）。すると、このフィール
ド酸化膜７のうち、５００ｎｍの４５％、即ち２２５ｎ
ｍが基板１を浸食し、その上に５００ｎｍの５５％、即
ち２７５ｎｍの酸化膜が成長する。その結果、表面が基
板１の表面と略一致し、全体として平坦な５００ｎｍの
厚さのフィールド酸化膜７を形成できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｌ
ＯＣＯＳ法に於て、まず、第１のフィールド酸化を行
い、その後、エッチングによりその酸化膜を除去し、基
板に凹部を形成する。そして、再度所定の膜厚となるよ
うにフィールド酸化を行うと、基板の表面から突出しな
いフィールド酸化膜が得られる。このとき、基板でな
く、酸化膜をエッチングして凹部を形成することから基
板への影響がない。また、通常、このような酸化では約
４５％が基板内を浸食し、５５％が基板上に成長するこ
とから、第１のフィールド酸化による酸化膜の膜厚と、
第２のフィールド酸化による酸化膜の膜厚との比を１．
２２：１とすることで、殆どフィールド酸化膜の表面と
基板の表面とが一致する。従って、基板にダメージを生
じることなく表面が平坦化され素子分離領域を形成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は素子分離領域の形成手順を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 １ａ 凹部 ２ シリコン酸化膜膜 ３ 窒化シリコン膜 ４ 素子を形成すべき領域 ５ 素子分離領域を形成すべき領域 ６ 酸化膜 ７ フィールド酸化膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板にて互いに隣接する素子
   同士を電気的に分離するための素子分離領域の形成方法
   であって、 前記シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する過程
   と、 前記シリコン酸化膜上に窒化シリコン膜を形成する過程
   と、 素子分離領域を形成すべき領域上の前記シリコン酸化膜
   が露出するように前記窒化シリコン膜をパターニングす
   る過程と、 前記窒化シリコン膜をマスクとして前記素子分離領域を
   形成すべき領域の前記シリコン基板を酸化することによ
   り酸化膜を形成する第１のフィールド酸化過程と、 前記第１のフィールド酸化過程にて形成された前記酸化
   膜をエッチングにより除去して凹部を形成する過程と、 前記凹部を再度酸化してフィールド酸化膜を形成する第
   ２のフィールド酸化過程とを有することを特徴とする素
   子分離領域の形成方法。
2. 【請求項２】 前記窒化シリコン膜をマスクとして素
   子分離領域を形成すべき領域に形成する酸化膜の膜厚
   と、前記凹部を再度酸化して形成するフィールド酸化膜
   の膜厚との比が、１．２２：１となっていることを特徴
   とする請求項１に記載の素子分離領域の形成方法。